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90년대 말부터 수소전기차 개발에 뛰어들었던 현대자동차는 20여 년이 지난 현재, 여러 세대를 거쳐 최첨단 기술 플래그십 모델 ‘넥쏘(NEXO)’를 공개했습니다. 넥쏘(NEXO)는 친환경적인 면모는 물론, 첨단 주행보조기능, 내연기관 차량 못지않은 주행능력까지 두루 겸비해 현대차가 수소전기차 기술 선도 기업으로 앞장서는데 큰 역할을 하고 있는데요.

하지만 수소전기차라는 개념이 일반인들에게는 아직 다소 생소하기 때문에 안전성을 비롯해 여러 가지 주제에 대한 다양한 질문들이 동시에 쏟아지고 있기도 합니다. 그런 의미에서 이번 포스팅에서는 수소전기차의 개념에 대해 살펴보고, 수소전기차에 대해 막연하게 갖고 있었던 오해와 궁금증에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

Q. 수소전기차란 무엇인가요?
A: 최근 여러 미디어를 통해 소개되고 있는 수소전기차는 일반적으로 ‘수소연료전지 자동차’를 의미합니다. 수소전기차는 수소와 산소의 화학반응으로 발생한 화학 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 과정을 통해 에너지를 얻는데요. 매연을 배출하는 일반 자동차와는 달리 화학 반응 부산물로 ‘물’이 발생하기 때문에 다가올 미래의 친환경 자동차로 각광받고 있습니다.

Q. 수소전기차는 수소를 직접 태워서 주행하는 차량인가요?
A: 수소전기차는 차량에 탑재된 '스택'이라는 장비에서 탱크에 충전된 수소와 공기 중의 산소를 결합시킬 때 발생되는 이온을 전력으로 사용하는 것이므로, 직접 수소를 태워서 에너지를 발생시키는 것이 아닙니다. 수소와 산소의 반응으로 전기를 얻고, 그 부산물로 물을 배출하는 것이 수소전기차의 원리이지요.

Q. 왠지 ‘수소폭탄’이 연상됩니다.
A: 수소폭탄에 쓰이는 수소와 수소전기차에 쓰이는 수소는 원자식이 다릅니다. 수소폭탄에 쓰이는 수소는 '삼중수소'와 '중수소'인데, 이는 수소전기차에 쓰이는 일반적인 수소와는 다른 별개의 수소입니다. 또한 수소폭탄의 반응 원리와, 수소전기차에 쓰이는 반응 원리는 화학적으로 완전히 다른 반응인데요. 수소폭탄의 반응 원리는 핵분열과 핵융합 반응이지만, 수소전기차의 반응 원리는 산소와 수소의 단순 화학 반응입니다. 산소와 수소의 반응으로 인해서는 폭발이 발생하지 않습니다.

Q. 수소가스 누출 시 화재 또는 폭발이 발생하지 않나요?
A: 수소가스는 지구상에서 가장 가벼운 원소로써, 누출된다고 해도 쉽게 공기 중으로 확산되어 사라지게 되어 실질적인 화재의 위험은 높지 않습니다. 그러나 매우 낮은 확률이라고 해도 사고의 위험은 항상 있으므로, 수소충전소 주변 등지에서는 일반적인 주유소와 마찬가지로 마찰 등으로 인한 정전기 발생, 흡연 등 발화의 원인이 되는 행위는 삼가는 것이 좋겠습니다.

아울러 수소전기차에 내장된 수소연료는 초고압 용기에 저장되기 때문에 폭발위험성은 없다고 봐도 무방합니다. 수소연료 저장 탱크에는 초고강도 탄소섬유 복합재료가 사용되며 두께가 100mm에 달해 사실상 저장된 수소연료의 압력으로 터지는 것은 불가능합니다. 또한 높은 안전성을 위해 자동차 제조사에서는 저장 탱크에 수소연료를 채워놓고 충돌 테스트, 화재 테스트 등을 진행하고 있습니다. 행여나 교통사고가 발생하더라도 가속도 센서가 충돌을 감지해 밸브가 자동으로 닫혀 수소 공급이 차단되도록 설계가 되어있습니다.

또한 화재로 저장탱크가 가열되고 있을 경우 안전밸브를 통해 탱크 내부 압력을 낮추게 됩니다. 한 가지 재미있는 점은, 화재로 저장탱크에서 수소가 방출될 경우 고압으로 방출되기 때문에 주변 불을 끄는 소염효과를 내기도 한다는 것입니다.

게다가 저장탱크를 일부러 손상시켜 수소를 방출시킨 뒤 불을 붙여도 공기보다 가벼운 수소의 성질로 인해 1분 뒤 전부 방출되어 자동으로 꺼집니다. 내연기관 차량은 이와 반대로 연료가 유출되면 바닥으로 흐르게 되는데, 이때 불이 붙을 경우, 차량이 전소될 위험이 있어 운전자가 위험에 처하게 되죠.

Q. 여름에 과열로 인한 수소탱크 폭발 가능성이 있나요?
넥쏘(NEXO)의 수소탱크는 안전성 확보를 위해 탱크 자체의 파열 시험, 화염노출 시험, 낙하 시험뿐만 아니라, 여름의 고온의 날씨를 가정하여 약 85도의 고온 상황에서 수소 충전 및 내구 시험을 통과한 안전한 수소탱크입니다. 또한 차량에 설치된 상태에서 다양한 타격 시험을 통해 안전성을 검증하였으며, 국제 규격을 통과한 안전한 차량입니다.

Q. 수소 가스는 어떤 원리로 충전이 되며, 충전 시 원하는 만큼 충전할 수 있나요?
A. 충전 시 충전소의 수소 압력은 차량의 수소 탱크의 압력보다 높습니다. 이 압력차를 통해 충전이 이루어지는 것인데요. 원하는 양만큼 부분 충전하는 것 역시 가능합니다. 다만 충전소의 시스템과 차량과의 통신에 이상이 발생할 경우나, 충전소의 사양에 따라 완충이 되지 않는 경우도 있을 수 있습니다.

Q. 수소전기차에 수소를 직접 충전할 수도 있나요?
A: 법규상 수소가스는 고압가스로 구분되어, 자격을 갖춘 사람만 충전할 수 있습니다. 일반 운전자는 수소가스를 직접 충전할 수 없습니다.

Q. 만약 주행 중에 수소를 모두 소진하면 어떻게 되나요?
A. 연료전지가 동작을 멈추고 수소 공급이 차단되게 되고, 배터리에 의해 최대 5분 내외의 주행만 가능합니다. 따라서 부득이하게 수소를 모두 소진한 경우, 갓길에 정차하신 후 당사 긴급 출동 서비스 (080-600-6000) 로 연락하시어 견인 조치를 받으시면 됩니다.

Q. 연료 부족 경고등이 표시되면 대략 어느 정도 주행이 가능한가요?
A. 경고등 표시 이후 약 70~90km 정도 주행이 가능하지만, 주행습관 및 주행모드에 따라 차이가 있을 수 있습니다.

Q. 연비가 km/kg으로 표기되어 있어 연비가 얼마나 되는 것인지 가늠하기 어렵습니다.
A: 연료의 종류가 달라 일반적인 내연기관 차량과 직접 비교하기는 어렵습니다. 다만, 넥쏘(NEXO)의 공인 연비는 96.2km/kg이므로, kg당 수소 가격을 96.2로 나누면 1km 주행 시 소요비용이 계산됩니다. 마찬가지로 동급 내연기관 차량의 리터당 연료 가격을 공인 연비로 나누면 해당 차량이 1km 주행 시 소요비용이 계산되므로 넥쏘(NEXO)와 연비를 비교해볼 수 있습니다. 예를 들어 17km/ℓ의 연비를 가진 내연기관 차량이 1ℓ당 연료비가 1,700원일 경우, 1km 주행 시 소요비용이 100원인 반면, 넥쏘(NEXO)는 수소 1kg이 7,000원일 경우 1km 주행비용은 76.8원입니다.

Q. 수소전기차는 공기를 정화한다는데, 어떤 원리인지요?
A: 수소전기차는 수소와 산소를 화학반응시켜 전기를 얻습니다. 이때 필요한 산소는 대기 중에서 얻는데, 불순물이 제거된 순수한 산소를 얻기 위해 고성능의 공기 필터와 가습기, 전극막 등을 활용하여 공기 중에 함유된 미세먼지를 99.9% 제거한 후 순수한 산소만을 수소와의 화학 반응에 사용합니다. 수소전기차는 에너지를 생산하고 난 부산물로 순수한 물만을 배출하기 때문에, 미세먼지를 흡입 및 제거한 후 오염물질을 전혀 배출하지 않는 효과를 갖고 있어 궁극의 친환경차로 불리고 있습니다.

Q. 수소 충전소의 위치와 운영시간을 알고 싶습니다.
A. 2018년 3월 기준 일반인이 이용 가능한 충전소는 아래와 같으며, 충전소 이용 가능 현황은 상시 변동될 수 있으므로 당사 홈페이지 및 해당 충전소 등에 확인하시기 바랍니다.

앞으로 수소전기차는 미래의 주된 친환경 차량으로 자리 잡을 가능성이 높습니다. 단 5분의 충전으로 600km를 달리는 등 성능 측면에서 이미 내연기관 차량을 따라잡았다고 볼 수 있는데요. 마냥 낯설게만 느껴졌던 수소전기차, 앞으로 충전 인프라만 해결된다면 도로 위를 달리는 수소전기차를 어렵지 않게 만날 수 있을 것 같습니다.